Đáp án bài tập CTM1 CNGT

Đáp án bài tập môn CTM1 Câu 1: 4 điểm Xác định ứng suất sinh ra trong mối ghép đinh tán sau: Tải trọng Q = 100 KN. Đường kính đinh tán: d = 17 mm. Giải Hình vẽ: Lực tác dụng lên mỗi đinh là: F1 = QZ = 25 KN (Số đinh Z = 4) + TH1: Thân đinh bị cắt đứt tại tiết diện qua tâm các đinh: Ứng suất cắt của đinh là: τ đ = F1 (π. d2 4) = 0,11 (KNmm2) + TH2: Tấm ghép bị kéo đứt tại tiết diện I – I qua tâm đinh: Ứng suất kéo của tấm ghép. σkt = F1 (td).Smin = 0,075 (KNmm2) (Smin = min(S1;S2) = 10 mm + TH3: Bề mặt tiếp xúc giữa lỗ trên tấm ghép và thân đinh bị dập: 30 100 50 Q Q Q Q 12 10 Ứng suất dập của thân đinh và tấm ghép σd = F1(d.Smin) = 0,15 (KNmm2) + TH4: Biên của tấm ghép bị cắt đứt theo các tiết diện ab và cd: Ứng suất cắt cho phép của tấm ghép τ t = F12(ed2).Smin = 0,058 (KNmm2) Câu 3: 4 điểm Hai tấm ghép được ghép với nhau bằng đinh tán có chiều rộng b= 200 mm. Chiều dày S= 14 mm, đường kính d0= 14 mm. e = 13 mm, bước đinh t = 50 mm. Xác định tải trọng lớn nhất mà mối ghép có thể truyền được. Vật liệu đinh và tấm ghép là CT3:  k= 150 Nmm2 ,  = 130 Nmm2  d= 300 Nmm2 Giải Hình vẽ Lực tác dụng lên mỗi đinh là: F1 = QZ = Q5 KN (Số đinh Z = 5) + TH1: Thân đinh không bị cắt đứt tại tiết diện qua tâm các đinh: Điều kiện bền: τ đ = F1 (π. d2 4) ≤

Đáp án tập môn CTM1 Câu 1: điểm Xác định ứng suất sinh mối 12 10 Q ghép đinh tán sau: Q Tải trọng Q = 100 KN 30 Đường kính đinh tán: d = 17 mm Q 100 50 Giải Hình vẽ: Lực tác dụng lên đinh là: F1 = Q/Z = 25 KN (Số đinh Z = 4) + TH1: Thân đinh bị cắt đứt tiết diện qua tâm đinh: Ứng suất cắt đinh là: τ đ = F1 / (π d2/4) = 0,11 (KN/mm2) + TH2: Tấm ghép bị kéo đứt tiết diện I – I qua tâm đinh: Ứng suất kéo ghép σkt = F1/ [(t-d).Smin] = 0,075 (KN/mm2) (Smin = min(S1;S2) = 10 mm + TH3: Bề mặt tiếp xúc lỗ ghép thân đinh bị dập: Q Ứng suất dập thân đinh ghép σd = F1/(d.Smin) = 0,15 (KN/mm2) + TH4: Biên ghép bị cắt đứt theo tiết diện ab cd: Ứng suất cắt cho phép ghép τ t = F1/[2(e-d/2).Smin] = 0,058 (KN/mm2) Câu 3: điểm Hai ghép ghép với S Q Q đinh tán có chiều rộng b= 200 mm Chiều dày S= 14 mm, đường kính d0= 14 mm e = 13 mm, bước đinh t = Q b Q 50 mm Xác định tải trọng lớn mà mối ghép truyền e Vật liệu đinh ghép CT3: [  ]k= 150 N/mm2 , [  ]= 130 N/mm2 [  ]d= 300 N/mm2 Giải Hình vẽ Lực tác dụng lên đinh là: F1 = Q/Z = Q/5 KN (Số đinh Z = 5) + TH1: Thân đinh không bị cắt đứt tiết diện qua tâm đinh: Điều kiện bền: τ đ = F1 / (π d2/4) ≤ [ ] ↔ Q ≤ π d2 [ ]/4 = + TH2: Tấm ghép không bị kéo đứt tiết diện I – I qua tâm đinh: Điều kiện bền: σkt = F1/ [(t-d).Smin] ≤ []k ↔ Q ≤ 5.[(t-d).Smin].[]k = (Smin = S = 14 mm) + TH3: Bề mặt tiếp xúc lỗ ghép thân đinh không bị dập: Điều kiện bền: đ = F1/(d.Smin) ≤ [  ]đ ↔ Q ≤ 5.(d.Smin) [  ]đ = + TH4: Biên ghép bị cắt đứt theo tiết diện ab cd: Điều kiện bền: τ t = F1 / [2(e-d/2).Smin] ≤ [ ] ↔ Q ≤ [2(e-d/2).Smin] [ ] = Cõu b HÃy xác định tải trọng cho phép [F] mối ghép đinh tán sau, biÕt: d = 12 mm a = 320 mm L = 1,5a=480 b = 0,5a S1 = S2 = 10 mm [d] = 105 MPa [C] = 85 MPa F điểm S1 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng 1điểm tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông 1điểm * Viết điều kiện bền, tính toán kết 1điểm b S2 d L a Bài giải - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M vµ lùc F’ = F a L FM1 Fz F4 F1 s s b b FM4 M Fz F' FM3 FM2 F2 Fz F F3 Fz 1 M= (L+ a) F = (480 + 320)F = 640F 2 F’ = F - D­íi t¸c dụng lực F, bu lông chịu lực Fz F - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3, FM4 Fz = FMi = M.ri ri2 - Xác định bán kính ri: r1 =r3=0,5a = 160mm; r2=r4= b = 160mm ri2  r12  r22  r32  r42 = 4.1602 = 102400mm2 FM1  FM  FM3  FM  640F.160  F 102400 - Tính hợp lực tác dụng lên inh tán: NhËn xÐt: Tõ h×nh vÏ  Fmax = F3 = F 5F F3= FM3 + Fz = F + F = =1,25F 4 Fmax= 1,25F - Tõ ®iỊu kiƯn bỊn c¾t: = F ≤ [ ] , = , ≤[ ] = 7690 (N) -KiÓm nghiƯm ®iỊu kiƯn bỊn dËp: ; (2) (Smin= 10mm) Tõ (1) (2) Tải trọng cho phép mối ghép đinh tán [F] = 7690 N Cõu d0 b S2 h b H·y kiĨm nghiƯm bỊn cho mèi ghÐp bu l«ng sau, biÕt: F = 10000 N d0 = 14 mm a = 300 mm b = 0,7a L = 1,5a h = 34 mm S1 = 20 mm, S2 = 18 mm [d] = 115 MPa a [C] = 95 MPa  ®iĨm S1 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng 1điểm tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông 1điểm * Viết điều kiện bền, tính toán kết 1điểm F L Bài giải Xác định lùc t¸c dung cho phÐp: - Di chun lùc F trọng tâm mối ghép Mômen M vµ lùc F’ = F a L FM1 Fz F4 b s s F1 h b FM4 M Fz F' FM3 FM2 F2 Fz F F3 Fz 1 M= (L+ a) F = (450 + 300)F = 600F 2 F’ = F - D­íi t¸c dụng lực F, bu lông chịu lực Fz F - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3, FM4 Fz = FMi = M.ri ri2 - Xác định bán kính ri: r1 =r3=0,5a = 150mm; r2=r4= b = 210mm ri2  r12  r22  r32  r42 = 2.1502 + 2.2102 = 133200mm2 600F.150 ; 0,676F ; 133200 600F.210  ; 0,946F 133200 FM1  FM3  FM  FM - Tính hợp lực tác dụng lên bu lông: Nhận xét: Từ hình vẽ Fmax F2 hc F3 F2= FM2  Fz2  F 0,9462  0, 252  0,978F F3= FM3 + Fz = 0,676F + 0,25F = 0,926F Fmax= max{ F2, F3}= F2 = 0,978F Fmax= 0,978F - KiĨm nghiƯm ®iỊu kiƯn bỊn c¾t:   4Fmax 4.0,978F   [c ] = 95 MPa; (Víi i .d 02 i .d 02 = 1) -KiĨm nghiƯm ®iỊu kiƯn bỊn dËp: d  Fmax ≤ [d] = 115 MPa Smin d Smin= min{S1, h – S1}; Smin= min{20, 34-20}= 14mm *) Kết luận: Mối ghép đủ điều kiện bền cắt điều kiện bền dập Câu * VÏ s¬ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông * Viết điều kiện bền, tính toán kết Tính ®­êng kÝnh bu l«ng mèi ghÐp sau, biÕt: F = 7,5 kN a = 400 mm b = 300 mm L = 800 mm h = 42 mm S1 = 25 mm S2 = 22 mm [d] = 115 MPa [C] = 95 MPa 1®iĨm 1®iĨm  ®iĨm 1®iĨm 1®iĨm S1 b S2 h b d0 a F L Bài giải - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lùc F’ = F a L 1 F z b M Fz s s FM1 F3 h b FM3 F' 2 F1 F FM2 Fz F2 1 M= (L+ a) F = (800 + 400)7500 =7.106 Nmm 3 F’ = F = 7500N - D­íi t¸c dụng lực F, bu lông chịu lực Fz 1 F= 7500 = 2500 N 3 - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3 Fz = FMi = M.ri ri2 - Xác định bán kính ri: 2 a  400  r1  r2     b     300  328,3mm ; 3   r3 = a = 400 = 266,7mm 3 i r  r12  r22  r32 = 2.328,32 + 266,72 = 286690,7mm2 7.106.328,3 FM1  FM   8016N ; 286690,7 7.106.266, FM3   6511,9N 286690,7 - Tính hợp lực tác dụng lên bu lông: = + - 2FZ.FM1.Cos( , ) r r a 400 · cos (Fz , FM1 )  cos 1  cos 1    0,406 3r1 3.328,3 Thay s  F1 = 9315,5N Tõ h×nh vÏ ta thÊy F1 = F2 = 9315,5N F3 = 6511,9 – 1875 =4636,9N Fmax= max{F2, F3}= F2= 9315,5N - Tõ ®iỊu kiƯn bỊn c¾t:   4F  [c ] ; Víi i = .d 02 i 4.F 4.9315,5  ; 11, 2mm LÊy d0= 12mm .[c ] 3,14.95 F  [ d ] - KiĨm nghiƯm ®iỊu kiƯn bỊn dËp: d  Smin d  d0  Smin= min{S1, h – S1}; Smin= min{20, 42-25}= 17mm d  9315,5  46,7MPa  [d ]  115MPa 17.12 Đường kính bu lông mối ghép =12mm Cõu * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông * Viết điều kiện bền, tính toán kết 1điểm 1điểm điểm 1điểm 1điểm S1 S2 b b HÃy xác định tải trọng cho phép mối ghép bulông sau, biết; d1 = 25 mm ( d1 đường kính chân ren) a = 300 mm b = 0,4 a L = 1,5a HƯ sè ma s¸t f = 0,12 HƯ sè an toµn k = [K] = 110 MPa F a L Bài giải - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M vµ lùc F’ = F a L b FM3 FM1 F3 1 F z b M Fz F' 2 F1 F FM2 Fz F2 1 M= (L+ a) F = (450 + 300)F =550F 3 F’ = F - Dưới tác dụng lực F, bu lông chịu lực Fz Fz = F - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3 FMi = M.ri ri2 - Xác định bán kính ri: 2 a  300  r1  r2     b     120  156, 2mm ; 3   r3 = a = 300 = 200mm 3 i r  r12  r22  r32 = 2.156,22 + 2002 = 88796,9 mm2 550F.156,  0,97F ; 88796,9 550F.200   1, 24F 88796,9 FM1  FM FM3 - Tính hợp lực tác dụng lên bu lông: = + - 2FZ.FM1.Cos( , ) r r a 300 · cos (Fz , FM1 )  cos 1  cos 1    0,64 3r1 3.156, Thay sè  F1 = 1,466F Tõ h×nh vÏ ta thÊy F1 = F2= 1,466F F3 = 1,24F – F = 0,907F Fmax= max{F2, F3}= F2 = 1,466F - Tõ ®iỊu kiƯn bỊn kÐo  k  1,3.4.V k.F  [k ] ; Víi V = ; cã bỊ mỈt tiÕp i.f .d1 xóc  i =  Fmax .f.[ k ].d12 3,14.0,12.110.25   ; 2492 N 1,3.4.k 1,3.4.2  T¶i träng cho phÐp cđa mèi ghÐp bul«ng [F] = 2492 N Cõu * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông * Viết điều kiện bền, tính toán kết 1điểm 1điểm điểm 1®iĨm 1®iĨm b d a S2 S1 b KiĨm nghiƯm sức bền cho mối ghép đinh tán, biết: F = KN d = 10 mm S1 = S2 = 8mm a = 500 mm b = 250 mm L=a [d] = 100 MPa [C] = 75 MPa F L Bài giải Xác định lực tác dung cho phép: - Di chun lùc F vỊ träng t©m cđa mèi ghÐp Mômen M lực F = F a L FM1 b F3 1 F z d M b Fz F' 2 F1 F FM2 Fz F2 1 M= (L+ a) F = (500 + 500)F =666,67F 3 F’ = F s2 s1 FM3 - Dưới tác dụng lực F, bu lông chịu lùc Fz Fz = F - D­íi tác dụng mômen M bu lông chịu lùc t­¬ng øng FM1, FM2,, FM3 FMi = M.ri ri2 - Xác định bán kính ri: 2 a  500  r1  r2     b     500  527mm ; 3   r3 = a = 500 = 333,3mm 3 i r  r12  r22  r32 = 2.5272 + 333,32 = 666546,9 mm2 666, 67F.527  0,527F ; 666546,9 666,67F.333,3   0,333F 666546,9 FM1  FM  FM3 - Tính hợp lực tác dụng lên bu lông: = + - 2FZ.FM1.Cos( ⃗, ⃗) r r a 500 · cos (Fz , FM1 )  cos 1  cos 1    0,316 3r1 3.527 Thay sè  F1 = 0,707F Tõ h×nh vÏ ta thÊy F1 = F2 = 0,707F F3 = 0,333 - F =0 Fmax= F2 = 0,707F - Tõ ®iỊu kiƯn bỊn cắt: , = = = 44 -Kiểm nghiệm điều kiƯn bỊn dËp: ≤ [ ] = 75KN (1) ; (Smin= 8mm) KÕt luËn: Tõ (1) (2) suy mèi ghép đủ bền (2) Cõu * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng 1điểm tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông 1điểm * Viết điều kiện bền, tính toán kết 1®iĨm  ®iĨm b d S2 S1 b H·y xác định tải trọng cho phép mối ghép đinh t¸n sau, biÕt: a = 300 mm b = 200 mm L = 600 mm S1 = 12 mm S2 = 10 mm d = 15 mm [d] = 120 MPa [C] = 95 MPa F a Bài giải L - Di chun lùc F vỊ träng t©m cđa mèi ghép Mômen M lực F = F a L FM1 r2 b r4 FM4 F2 3 F F' F4 d r3 M FM2 FM3 Fz Fz F3 1 M= (L+ a) F = (600 + 300)F = 750F 2 F’ = F - Dưới tác dụng lực F, bu lông chÞu lùc Fz Fz Fz s s r1 b F1 F - D­íi t¸c dơng cđa mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3, FM4 Fz = FMi = M.ri ri2 - Xác định bán kính ri: 2 a   2b   3002  4002 = 250 mm 2 2 2 2 ri  r1  r2  r3  r4 = 4r = 250000 mm2 r1 = r2 =r3 = r4 = r = FM1  FM  FM3  FM  750F.250 ; 0,75F 250000 - TÝnh hợp lực tác dụng lên bu lông: Nhận xét: Từ hình vẽ Fmax F2 = F3 = + - 2FZ.FM3.Cos( ⃗, ⃗) ; r r a 300 · cos (Fz , FM3 )  cos 3    0,6 2r3 2.250 Thay sè → F3 = 0,92F Fmax= F3 = 0,92 F - Từ điều kiện bền cắt: = 18247,7 N -Kiểm nghiƯm ®iỊu kiƯn bỊn dËp: d  (1) Fmax ; Smin d Smin= min{S1, S2}; Smin= min{20, 10}= 10mm d  0,92.18247,7  111,9MPa  [d ]  115MPa (2) 10.15 Từ (1) (2) Tải trọng cho phép mối ghép đinh tán [F] = 18247,7 N Cõu 10 * Vẽ sơ đồ phân tích lực * Tính giá trị lực, mômen rời lực trọng 1điểm tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông 1điểm * Viết điều kiện bền, tính toán kết 1điểm a a Xác định đường kính bu lông mối ghép có khe hë sau: BiÕt: F = 4800 N a = 350 mm h = 2,5a = 875mm L = 2h = 1750 mm HƯ sè ma s¸t f = 0,13 HƯ sè an toµn k = 1,5 h øng suÊt kÐo cho phÐp: [K] = 100 MPa  ®iĨm F L Bài giải - Di chuyển lực F trọng tâm mối ghép Mômen M lùc F’ = F 2 M= (L+ h) F = (1750 + 875) 4800 = 112.105 Nmm 3 F’ = F = 4800N - D­íi t¸c dơng cđa lực F, bu lông chịu lực Fz 1 Fz = F= 4800 = 1600 N 3 - Dưới tác dụng mômen M bu lông chịu lực tương ứng FM1, FM2,, FM3 h L FM3 a r3 F3 r1 a Fz r2 FM2 M Fz F' FM1 F F1 F2 Fz FMi = M.ri ri2 - Xác định bán kính ri: r1 = h = 875 = 583,3 mm; 3 2 h  875  r2 = r3 = a     3502     455,6 mm 3   ri2  r12  r22  r32 = 583,332 + 455,62 = 755381,6 mm2 NhËn xÐt: Tõ h×nh vÏ r1  FM1 lín nhÊt vµ FZ, FM1 cïng chiỊu víi  F1 = Fmax 112.105.583,3 FM1   8648,6 N 755381,6 - Tính hợp lực tác dụng lên bu lông: Từ hình vẽ ta nhận thấy F1 Fmax F1= FZ + FM1 = 1600 + 8648,6 = 10248,6 N Fmax= F1 = 10248,6 N - Tõ ®iỊu kiƯn bỊn kÐo  [k ]  Víi V = 1,3.4.V 1,3.4.V  [k ]  d1  ; .d1 .[k ] k.F ; cã bỊ mỈt tiÕp xóc  i = i.f  d1  1,3.4.k.Fmax 1,3.4.1,5.10248,6  ; 44,2 mm .f.[ k ] 3,14.0,13.100 Lêy ®­êng kÝnh bu l«ng d1= 45 mm  ... rời lực trọng 1điểm tâm mối ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông 1điểm * Viết điều kiện bền, tính toán kết 1điểm F L Bài giải Xác định lực tác dung cho phép:... tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông * Viết điều kiện bền, tính toán kết 1điểm 1điểm  ®iĨm 1®iĨm 1®iĨm b d a S2 S1 b Kiểm nghiệm sức bền cho mối ghép đinh tán, biÕt:... ghép, tính bán kính ri * Tính giá trị tổng hợp lực tác dụng lên bu lông 1điểm * Viết điều kiện bền, tính toán kết 1điểm điểm b d S2 S1 b HÃy xác định tải trọng cho phép mối ghép đinh tán sau, biết: